Stromsensoren im Miniaturformat AC- und DC-Ströme von 6 A bis 30 A messen

Die SMD-Bausteine im SO16-Gehäuse weisen eine Höhe von nur 6 mm auf und lassen sich platzsparend auf einer Leiterplatte montieren.
Die SMD-Bausteine im SO16-Gehäuse weisen eine Höhe von nur 6 mm auf und lassen sich platzsparend auf einer Leiterplatte montieren.

LEM erweitert mit der HMSR-Serie sein Portfolio an IC-Miniatursensoren für die galvanisch getrennte Messung von AC- und DC-Strömen. Trotzdem die Sensoren so klein sind, können sie laut Hersteller Überlaststromstöße bis 20 kA bewältigen. Dabei bieten sie dennoch eine verstärkte Isolation.

Die Bauteile der HMSR-Serie von LEM sollen Ströme bis zum 2,5-fachen ihrer Nennwerte von 6 A, 8 A, 10 A, 15 A, 20 A oder 30 A messen können. Die SMD-Bausteine im SO16-Gehäuse mit einer Höhe von 6 mm haben den Vorteil, dass sie sich im gleichen Prozess wie andere Bauteile direkt auf der Leiterplatte montieren lassen – das senkt die Fertigungskosten und verringert den Platzbedarf. Dadurch eignen sich die HMSR-Sensoren für den Einbau in intelligente Leistungsmodule mit kleinem Formfaktor.

Die HMSR-Sensoren basieren nach Herstellerangaben auf einem direktabbildenden Hall-Effekt-ASIC, der mit einem speziellen niederohmigen Primärleiter ausgestattet ist, um Leistungsverluste zu minimieren, sodass Gleichstrommessungen und Überlastströme mit hohen Transienten keine Schäden verursachen können. Die Verwendung eines Ferrits für das Magnetelement ermöglicht es, eine HF-Bandbreite von 270 kHz (-3 dB) zu erzielen und für eine gute Störfestigkeit gegen äußere Fremdfelder zu sorgen. Das mechanische Design des Sensors erreicht Kriech- und Luftstrecken von 8 mm unter Verwendung von Materialien mit einem CTI-Wert (Comparative Tracking Index) von 600, was eine verstärkte Isolation gemäß IEC 60950-1 gewährleistet.

Ein integriertes EEPROM dient zur programmierbaren internen Temperaturkompensation, um Offset- und Verstärkungsdriften entgegenzuwirken und diese auszugleichen. Diese Maßnahmen sollen eine hohe Gesamtgenauigkeit über den gesamten Temperaturbereich von -40 °C bis +125 °C mit einem typischen IPN-Wert von 0,5 % für das SMS-Modell HMSR 20 gewährleisten – laut LEM eine deutliche Verbesserung gegenüber der Vorgängergeneration. Die HMSR-Serie erreicht mit 2 µs (typ.) auch eine kürzere Reaktionszeit. Das Ausgangssignal des Sensors ist eine Analogspannung; die Empfindlichkeitsstufen sind durch die jeweiligen Modelle festgelegt. Bei den 5-V-versorgten Versionen beträgt die Ausgangsspannung 800 mV @ IPN. Es gibt standardmäßig zwei verschiedene OCD-Warnstufen (Over Current Detection; Überstromerkennung) an zwei dedizierten Pins: Ein Schwellenwert wird während der Fertigung auf 2,93 x IPN festgelegt; der andere lässt sich vom Benutzer über externe Widerstände einstellen.

Die HMSR-Sensoren sind zum Beispiel für Solaranlagen ausgelegt, die eine hohe Isolierung bei gleichzeitig strengen Vorgaben in Sachen Kosten und Produktgröße erfordern. Die kleine Baugröße der Sensoren eignet sich auch in Anwendungen wie Antrieben für Haushaltsgeräte, Rollläden und Klimaanlagen. Durch den Einsatz eines Ferritkerns entstehen im Magnetkreis nur geringe Verluste bei hochfrequenten Strömen. Das macht sich wiederum bei Antrieben mit höheren Schaltfrequenzen bezahlt.